CN112761932B - 一种水泵的保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种水泵的保护方法，属于水泵智能控制领域，针对现有水泵控制方法有局限性会影响水泵使用寿命的问题，采用技术方案如下：一种水泵的保护方法，包括如下步骤：步骤1，设置参数、收集信息；步骤1.1，根据不同情况分别执行步骤2.1和步骤2.2；步骤2.1，若P_real＜P_wl，并记录持续时间T_keep；当T_keep≥T_set则执行步骤3；步骤2.2，若P_real＜P_target，则并记录T_s内最大压力P_max和最小压力P_min；当P_max‑P_min>0.2bar，则记录时间T_keep，当T_keep≥T_set则执行步骤3；步骤3，控制器控制水泵停止运行。本方法避免水泵频繁启停，并提高水泵控制精度。

Description

一种水泵的保护方法

技术领域

本发明属于水泵智能控制领域，特别涉及一种水泵的保护方法。

背景技术

由于复杂的使用环境，水泵在运行过程中，会出现各种各样的运行问题，现有水泵采用检测元件来判断水泵处于的异常状态，以实现水泵的自动控制。但现有水泵通常依赖于压力传感器，但单独使用压力传感器来实现水泵自动控制的方法具有一定缺陷：由于对水泵的监测信号只有一个压力信号，水泵的启停只能依靠压力信号来进行控制，但实际使用过程中这样的控制准确度不够，会造成水泵频繁启停；当水压变化、电源电压波动或水泵性能下降时，水泵运行压力无法达到预设停止压力，水泵无法正常停机，造成水泵长时间运转而磨损，影响水泵使用寿命。因此，需要对水泵控制方法进行改进，以提高水泵的控制精度，更好地保护水泵，减少运行问题对水泵使用寿命的影响。

发明内容

针对现有水泵控制方法有局限性会影响水泵使用寿命的问题，本发明提供一种水泵的保护方法，有效减少水泵频繁启停，减少对水泵使用寿命的影响。

本发明采用技术方案如下：一种水泵的保护方法，包括如下步骤：

步骤1，设定控制器的各个参数(设定压力、设定时间、设定温度等)，通过控制器收集各个检测元件检测的信息，并判定水泵处于的状态；

步骤1.1，结合出水口处压力传感器感应的水压，控制器判定水压处于平稳状态还是波动状态，具体操作为：通过控制器记录单位时间T_s内水压的最大压力P_max和最小压力P_min，并判定是否满足P_max-P_min＞0.2bar，若否，则处于平稳状态，执行步骤2.1；若是，则处于波动状态，则执行步骤2.2；其中，最大压力P_max和最小压力P_min每隔单位时间T_s更新一次；

步骤2，调节：

步骤2.1，通过控制器来判定水泵内实际压力P_real是否小于设定的压力P_wl，若否，则不记录；若是，通过计时器来计算持续的时间T_keep1，并执行步骤2.1.1；

步骤2.1.1，控制器将持续的时间T_keep1与设定的时间T_set1比较，并判定是否满足T_keep1≥T_set1，若否，则不记录；若是，则缺水指示灯亮起，水泵进入缺水保护状态，并执行步骤3；

步骤2.2，通过控制器来判定水泵内实际压力P_real是否小于目标压力P_{targ et}，若否，则不记录；若是，则通过计时器计算持续的时间T_keep2，并执行步骤2.2.1；

步骤2.2.1，控制器将持续的时间T_keep2与设定的时间T_set2比较，并判定是否满足T_keep2≥T_set2，若否，则不记录，若是，则缺水指示灯亮起，水泵进入缺水保护状态，并执行步骤3；

步骤3，控制器控制水泵停止运行。

本发明的方法中，采用实际压力和设定的压力或目标压力进行比较，并结合计时器来计时实际压力小于设定压力或目标压力时所持续的时间，避免水泵频繁启停，同时采用两种模式来判定水泵的缺水状态，有效防止遗漏，提高水泵控制精度，减少对水泵寿命的影响。

进一步地，所述的方法还包括如下步骤：

步骤1.2，采用温度传感器感应泵腔的实际温度T_real，控制器将实际温度T_real与临界温度T_d比较，并判定是否满足T_real≥T_d，若否，则不记录，若是，则采用计时器记录持续的时间t_d，并执行步骤1.2.1；

步骤1.2.1，控制器将持续的时间t_d与设定的时间t_s比较，并判定是否满足t_d≥t_s，若是，则进入过温保护状态，并执行步骤3。

实际使用过程中，大致有两种情况会造成无法停机：1.用户目标压力设置过高，造成出口关闭后无法停机；2.小流量用水，特别是进水无压力运行一段时间，泵腔进入空气，造成无法停机。以上两种情况造成无法停机的情况会导致泵腔温度过高，若这种情况持续过长时间，则对水泵造成不可逆的破坏，进而影响水泵寿命，因此需要对泵腔的温度进行监控。但温度一达到设定的温度就控制水泵停机，仍会造成水泵频繁启停。本方法中涉及的操作步骤1.2，通过设定泵腔温度和持续时间，使得水泵进入过温保护状态，这样的方式可以避免仅通过检测实际压力而无法关停水泵的情况，有效减少水泵长时间异常工作造成的磨损，减少对水泵寿命的影响。

进一步地，设定的压力P_wl的最大值P_wl,max满足的条件为：P_wl,max＝P_{targ et}×G/100，其中，P_{targ et}取值[1.0,9.0]bar，G为启动百分比，取值范围[10,90]。这一设置保证水泵受到的压力不会超过其承受的范围，同时还能保证水泵能够在不同的要求下使用，使得水泵适应范围更广。

进一步地，T_set1和T_set2取值[10,180]s，优选180s。这一设置为控制器判定水泵处于异常工作状态留出时间，并有效减少水泵频繁启停对水泵带来的影响。

进一步地，临界温度T_d取值[50,110]℃，优选75℃。

进一步地，所述方法还包括步骤1.2.2，通过控制器判定是否满足(T_d-2)℃，若是，则采用计时器记录持续的时间t_d，当t_d≥6t_s时，则清除温度过高保护状态。t_s优选500ms。

进一步地，所述方法还包括步骤2.3，满足条件一或条件二，清除缺水状态：

条件一，满足以下任一情况：

a.实际压力P_real瞬时上升的差值大于0.1bar；

b.第1次T_keep1或T_keep2＝1小时；

c.连续2次T_keep1或T_keep2＝2小时；

d.连续3次T_keep1或T_keep2＝4小时；

e.连续4次T_keep1或T_keep2＝8小时；

条件二，同时满足以下情况：

f.水泵运行中；

g.P_real≥P_{targ et}。

若不清除缺水状态，则水泵一直处于待机状态，误触碰水泵的控制器可能造成误启动，有误伤操作者的风险，因此有必要在一定条件下自动清除缺水状态。

进一步地，所述方法还包括步骤1.3，目标压力自校正：

步骤1.3.1，控制器记录水泵的额定功率P_r、最高转速R_max和设定的转速R_set，计算或测量实际负载P_m和实际转速R_real，并每间隔单位时间T_m检测一次泵腔实际温度T_real；T_m取值5-20秒，R_set≤90％×R_max；

步骤1.3.2，控制器判定T_real是否连续n次升高，若是，则执行步骤1.3.3；n取值1-10；

步骤1.3.3，控制器判定是否同时满足P_m≥P_r且R_real＜R_set，若否，则控制器不操作；若是，则控制器调节设定的压力P_wl或目标压力P_{targ et}下降一个单位压力P_a，其中单位压力P_a取值(0-1]bar；

步骤1.3.4，返回步骤1.3.1，直至设定的压力P_wl或目标压力P_{targ et}达到使用要求。

实际使用时，使用者有可能扬程设置过高，导致水泵一直工作、不停机，这样超负荷的运行会对水泵造成不可逆的损伤，目标压力自校正过程可使水泵自动调节，防止出现扬程设置过高造成水泵异常工作的情况。

进一步地，所述方法还包括步骤1.4，防冻保护：

1)水泵处于运行状态，控制器将泵腔实际温度T_real与停止温度T_stop相比较，当控制器判定满足泵腔实际温度T_real＞T_stop时，执行步骤3；

2)水泵处于停机状态，控制器将泵腔实际温度T_real与启动温度T_start相比较，当控制器判定满足泵腔实际温度T_real＜T_start时，控制器控制水泵启动运行。

这样步骤可使泵腔的温度保持在较为稳定的范围，具有较好的防冻功能。

进一步地，所述方法还包括步骤1.5，应急步骤：控制器判定水泵处于异常状态，启动应急模式，通过手动调节水泵转速和/或启闭水泵。

水泵在实际使用过程会遇到多种问题，某个传感器被损坏或不灵敏时，其功能处于失效状态，采用应急处理步骤使水泵进入应急模式，保证水泵转速可调、启停可控。

本发明具有的有益效果：本发明的方法中，采用实际压力和设定的压力或目标压力进行比较，并结合计时器来计时实际压力小于设定压力或目标压力时所持续的时间，避免水泵频繁启停，同时采用两种模式来判定水泵的缺水状态，有效防止遗漏，提高水泵控制精度，减少水泵寿命的影响。

附图说明

图1为本发明的操作流程图。

具体实施方式

下面结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本实施例的水泵的保护方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤1，设定控制器的各个参数(设定压力、设定时间、设定温度等)，通过控制器收集各个检测元件检测的信息，并判定水泵处于的状态；

步骤1.1，结合出水口处压力传感器感应的水压，控制器判定水压处于平稳状态还是波动状态，具体操作为：通过控制器记录单位时间T_s内水压的最大压力P_max和最小压力P_min，并判定是否满足P_max-P_min＞0.2bar，若否，则处于平稳状态，执行步骤2.1；若是，则处于波动状态，则执行步骤2.2；其中，最大压力P_max和最小压力P_min每隔单位时间T_s更新一次；

步骤1.2，采用温度传感器感应泵腔的实际温度T_real，控制器将实际温度T_real与临界温度T_d比较，并判定是否满足T_real≥T_d，若否，则不记录，若是，则采用计时器记录持续的时间t_d，并执行步骤1.2.1；临界温度T_d取值[50,110]℃，本实施例优选75℃。

步骤1.2.1，控制器将持续的时间t_d与设定的时间t_s比较，并判定是否满足t_d≥t_s，若是，则进入过温保护状态，并执行步骤3。t_s优选500ms。

步骤1.2.2，通过控制器判定是否满足(T_d-2)℃(即73℃)，若是，则采用计时器记录持续的时间t_d，当t_d≥6t_s(即3秒)时，则清除温度过高保护状态。

步骤1.3，目标压力自校正：

步骤1.3.1，控制器记录水泵的额定功率P_r、最高转速R_max和设定的转速R_set，计算或测量实际负载P_m和实际转速R_real，并每间隔单位时间T_m检测一次泵腔实际温度T_real；T_m取值5-20秒，R_set≤90％×R_max；例如型号为TDC250S的水泵，额定功率P_r为310W，最高转速R_max为3000rpm/min；

步骤1.3.2，控制器判定T_real是否连续n次升高，若是，则执行步骤1.3.3；本实施例n取值5；

步骤1.3.3，控制器判定是否同时满足P_m≥310W且R_real＜2700rpm/min，若否，则控制器不操作；若是，则控制器调节设定的压力P_wl或目标压力P_{targ et}下降一个单位压力P_a，本实施例中单位压力P_a取值0.5bar；

步骤1.3.4，返回步骤1.3.1，直至设定的压力P_wl或目标压力P_{targ et}达到使用要求。实际使用时，使用者有可能扬程设置过高，导致水泵一直工作、不停机，这样超负荷的运行会对水泵造成不可逆的损伤，目标压力自校正过程可使水泵自动调节，防止出现扬程设置过高造成水泵异常工作的情况。

步骤1.4，防冻保护：

1)水泵处于运行状态，控制器将泵腔实际温度T_real与停止温度T_stop相比较，当控制器判定满足泵腔实际温度T_real＞T_stop时，执行步骤3；

2)水泵处于停机状态，控制器将泵腔实际温度T_real与启动温度T_start相比较，当控制器判定满足泵腔实际温度T_real＜T_start时，控制器控制水泵启动运行。

步骤1.5，应急步骤：控制器判定水泵处于异常状态，启动应急模式，通过手动调节水泵转速和/或启闭水泵。

步骤2，调节：

步骤2.1，通过控制器来判定水泵内实际压力P_real是否小于设定的压力P_wl，若否，则不记录；若是，通过计时器来计算持续的时间T_keep1，并执行步骤2.1.1；设定的压力P_wl的最大值P_wl,max满足的条件为：P_wl,max＝P_{targ et}×G/100，其中，P_{targ et}取值[1.0,9.0]bar，G为启动百分比，取值范围[10,90]。这一设置保证水泵受到的压力不会超过其承受的范围，同时还能保证水泵能够在不同的要求下使用，使得水泵适应范围更广。

步骤2.1.1，控制器将持续的时间T_keep1与设定的时间T_set1比较，并判定是否满足T_keep1≥T_set1，若否，则不记录；若是，则缺水指示灯亮起，水泵进入缺水保护状态，并执行步骤3；

步骤2.2，通过控制器来判定水泵内实际压力P_real是否小于目标压力P_{targ et}，若否，则不记录；若是，则通过计时器计算持续的时间T_keep2，并执行步骤2.2.1；

步骤2.2.1，控制器将持续的时间T_keep2与设定的时间T_set2比较，并判定是否满足T_keep2≥T_set2，若否，则不记录，若是，则缺水指示灯亮起，水泵进入缺水保护状态，并执行步骤3；

T_set1和T_set2取值[10,180]s，优选180s。这一设置为控制器判定水泵处于异常工作状态留出时间，并有效减少水泵频繁启停对水泵带来的影响。

步骤2.3，满足条件一或条件二，清除缺水状态：

条件一，满足以下任一情况：

a.实际压力P_real瞬时上升的差值大于0.1bar；

b.第1次T_keep1或T_keep2＝1小时；

c.连续2次T_keep1或T_keep2＝2小时；

d.连续3次T_keep1或T_keep2＝4小时；

e.连续4次T_keep1或T_keep2＝8小时；

条件二，同时满足以下情况：

f.水泵运行中；

g.P_real≥P_{targ et}。

步骤3，控制器控制水泵停止运行。

本发明的方法中，采用实际压力和设定的压力或目标压力进行比较，并结合计时器来计时实际压力小于设定压力或目标压力时所持续的时间，避免水泵频繁启停，同时采用两种模式来判定水泵的缺水状态，有效防止遗漏，提高水泵控制精度，减少对水泵寿命的影响。

实际使用过程中，大致有两种情况会造成无法停机：1.用户目标压力设置过高，造成出口关闭后无法停机；2.小流量用水，特别是进水无压力运行一段时间，泵腔进入空气，造成无法停机。以上两种情况造成无法停机的情况会导致泵腔温度过高，若这种情况持续过长时间，则对水泵造成不可逆的破坏，进而影响水泵寿命，因此需要对泵腔的温度进行监控。但温度一达到设定的温度就控制水泵停机，仍会造成水泵频繁启停。本方法中涉及的操作步骤1.2，通过设定泵腔温度和持续时间，使得水泵进入过温保护状态，这样的方式可以避免仅通过检测实际压力而无法关停水泵的情况，有效减少水泵长时间异常工作造成的磨损，减少对水泵寿命的影响。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求的范围中。

Claims (9)

1.一种水泵的保护方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，设定控制器的各个参数，通过控制器收集各个检测元件检测的信息，并判定水泵处于的状态；

步骤1.1，结合出水口处压力传感器感应的水压，控制器判定水压处于平稳状态还是波动状态，具体操作为：通过控制器记录单位时间T_s内水压的最大压力P_max和最小压力P_min，并判定是否满足P_max-P_min＞0.2bar，若否，则处于平稳状态，执行步骤2.1；若是，则处于波动状态，则执行步骤2.2；其中，最大压力P_max和最小压力P_min每隔单位时间T_s更新一次；

步骤2，调节：

步骤2.1，通过控制器来判定水泵内实际压力P_real是否小于设定的压力P_wl，若否，则不记录；若是，通过计时器来计算持续的时间T_keep1，并执行步骤2.1.1；

步骤2.1.1，控制器将持续的时间T_keep1与设定的时间T_set1比较，并判定是否满足T_keep1≥T_set1，若否，则不记录；若是，则缺水指示灯亮起，水泵进入缺水保护状态，并执行步骤3；

步骤2.2，通过控制器来判定水泵内实际压力P_real是否小于目标压力P_target，若否，则不记录；若是，则通过计时器计算持续的时间T_keep2，并执行步骤2.2.1；

步骤2.2.1，控制器将持续的时间T_keep2与设定的时间T_set2比较，并判定是否满足T_keep2≥T_set2，若否，则不记录，若是，则缺水指示灯亮起，水泵进入缺水保护状态，并执行步骤3；

步骤3，控制器控制水泵停止运行。

2.根据权利要求1所述的水泵的保护方法，其特征在于，还包括如下步骤：

步骤1.2，采用温度传感器感应泵腔的实际温度T_real，控制器将实际温度T_real与临界温度T_d比较，并判定是否满足T_real≥T_d，若否，则不记录，若是，则采用计时器记录持续的时间t_d，并执行步骤1.2.1；

步骤1.2.1，控制器将持续的时间t_d与设定的时间t_s比较，并判定是否满足t_d≥t_s，若是，则进入过温保护状态，并执行步骤3。

3.根据权利要求1所述的水泵的保护方法，其特征在于，设定的压力P_wl的最大值P_wl,max满足的条件为：P_wl,max＝P_target×G/100，其中，P_target取值[1.0,9.0]bar，G为启动百分比，取值范围[10,90]。

4.根据权利要求1所述的水泵的保护方法，其特征在于，T_set1和T_set2取值[10,180]s。

5.根据权利要求2所述的水泵的保护方法，其特征在于，临界温度T_d取值[50,110]℃。

6.根据权利要求1所述的水泵的保护方法，其特征在于，还包括步骤2.3，满足条件一或条件二，清除缺水状态：

条件一，满足以下任一情况：

a.实际压力P_real瞬时上升的差值大于0.1bar；

b.第1次T_keep1或T_keep2＝1小时；

c.连续2次T_keep1或T_keep2＝2小时；

d.连续3次T_keep1或T_keep2＝4小时；

e.连续4次T_keep1或T_keep2＝8小时；

条件二，同时满足以下情况：

f.水泵运行中；

g.P_real≥P_target。

7.根据权利要求2所述的水泵的保护方法，其特征在于，还包括步骤1.3，目标压力自校正：

步骤1.3.1，控制器记录水泵的额定功率P_r、最高转速R_max和设定的转速R_set，计算或测量实际负载P_m和实际转速R_real，并每间隔单位时间T_m检测一次泵腔实际温度T_real；R_set≤90％×R_max；

步骤1.3.2，控制器判定T_real是否连续n次升高，若是，则执行步骤1.3.3；

步骤1.3.3，控制器判定是否同时满足P_m≥P_r且R_real＜R_set，若否，则控制器不操作；若是，则控制器调节设定的压力P_wl或目标压力P_target下降一个单位压力P_a，其中单位压力P_a取值(0-1]bar；

步骤1.3.4，返回步骤1.3.1，直至设定的压力P_wl或目标压力P_target达到使用要求。

8.根据权利要求1或2或7所述的水泵的保护方法，其特征在于，还包括步骤1.4，防冻保护：

1)水泵处于运行状态，控制器将泵腔实际温度T_real与停止温度T_stop相比较，当控制器判定满足泵腔实际温度T_real＞T_stop时，执行步骤3；

2)水泵处于停机状态，控制器将泵腔实际温度T_real与启动温度T_start相比较，当控制器判定满足泵腔实际温度T_real＜T_start时，控制器控制水泵启动运行。

9.根据权利要求1或2或7所述的水泵的保护方法，其特征在于，还包括步骤1.5，应急步骤：控制器判定水泵处于异常状态，启动应急模式，通过手动调节水泵转速和/或启闭水泵。

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